[发明专利]一种接收端光功率在线检测装置及其实现方法

说明书

技术领域

 本发明涉及电力系统应用中的光纤通信领域，尤其涉及一种接收端光功率在线检测的装置和实现方法。

背景技术

 PON（Passive Optical Network，无源光网络）系统由于其高速、高带宽、长传输距离和低成本的特点，越来越广泛地应用于现代生产生活中。PON系统由如下几个部分组成：ONU（Optical Network Unit，光网络单元）、ODN（Optical Distribution Network，光分配网络）和OLT（Optical Line Terminal，光线路终端）。数据方向从OLT到ONU的方向为下行方向，反之为上行方向。

 PON系统基于WDM（Wavelength Division Multiplexing，波分复用）技术，采用不同光波分别传输上行和下行数据。其中对下行数据的传输采用广播技术（在分光器上进行光信号复制），对上行数据的传输采用TDMA（Time Division Multiplex Address，时分多址）技术。

 由于光通讯的强抗电磁干扰能力等优点，PON被广泛应用于目前的电力系统中。一个典型的例子是继电保护中的光纤纵差保护。纵差保护装置对应PON系统中的ONU单元，通过光纤通道接收对端的同步采样电流数据，决定其保护是否动作。由于电力系统中的应用多具备实时性特点，因此对光纤通道的稳定性和可靠性有严格的要求。

 光纤损耗是光纤通道的重要参数，是影响PON系统通信质量的关键因素。电力系统应用场景中，环境往往比较恶劣，光纤损耗不仅与铺设时的工程操作有关，还会随着光纤的老化逐渐增大。为保证光纤通信的稳定性和可靠性，需要对光纤损耗进行跟踪监测，必要时替换光纤通道。

 光纤损耗检查的常用方法是通过测量光纤的传输光功率，计算光纤通道的的损耗量。对于铺设完毕的光纤，目前需要通过人工断开光纤传输通道，将通信光纤的接收端接入光功率测量设备进行检测。这样的操作一方面会中断光纤通信，另一方面还容易造成将光纤接回通信系统时的接头对位偏移，影响光通信质量。因此，需要一种自动在线监测光功率的方法。

 当前市场上的ONU设备只提供光通信功能。如果对光信号直接进行采样处理，在不影响通信的前提下进行接收端的光功率在线监测，需要在光纤通道中加入光学设备进行光信号切割，对切割出的光信号进行光电转换、采样处理。这会导致硬件成本和系统复杂度急剧增加。而且由于引入更多的噪声，无法保证测量精度。

 在上述问题之外，由于光纤通信中采用的调制方式是具有噪声特性的非相干光的光强调制，数字信号的发送通过光开关产生的光脉冲来实现，因此，接收端光功率检测还存在以下技术问题需要解决：1）采样点的选择：若采样点落在光脉冲调制的“0”上，得到的采样信息反映的光功率几乎为0，无法区分是由于采样造成，还是由于光纤通道中断或光纤损耗过大造成；2）采样信号的噪声影响：即使采样点落在光脉冲调制的“1”上，由于光纤通道具有噪声特性，得到的光脉冲采样信息能否真实反映光纤通道中的光功率。 

发明内容

 本发明所要解决的技术问题在于：在电力应用的光纤通信系统中，针对接收端光功率在线检测的实际需求，提供一套硬件装置及基于此装置的在线光功率检测方法。

 为解决上述技术问题，本发明提供一种接收端光功率在线检测装置，包括通用ONU模块和数据采集处理模块，所述通用ONU模块包括光电转换及运算放大电路，其特征在于：在通用ONU模块上增加一个外部BNC端子，BNC端子与运算放大电路的输出端相连。

前述的一种接收端光功率在线检测装置，其特征在于：所述数据采集处理模块包括运算放大器、模数转换芯片ADC和运算控制芯片FPGA，BNC端子的输入电压通过运算放大器进行放大，放大后的电压分别接ADC芯片的模拟输入引脚和FPGA芯片的一个I/O输入引脚，FPGA与ADC连接。

本发明的收端光功率在线检测的装置的ONU模块基于通用ONU模块进行了改进，它在通用ONU模块上增加了一个外部BNC端子，BNC端子输出的是通用ONU模块光电转换及运算放大电路输出的电压，对通用ONU模块进行上述改造十分简单，在硬件成本上基本没有影响。